DE55193C - Verfahren zum Aufspeichern elektrischer Energie - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

Bei den bisher zum Aufspeichern von elektrischer Energie durch Erzeugung chemischer Umwandlungen verwendeten Apparaten (elektrischen Sammlern) erfolgt die fragliche Umwandlung stets an den Elektroden, welche beim Laden des Apparates gewisse chemische Veränderungen erfahren und beim Entladen wiederum andere Veränderungen. Man ist daher bei .solchen Apparaten stets an die Benutzung dieser beim Laden und Entladen veränderlichen Elektroden gebunden, was bekanntlich besonders dann mit mannigfachen Uebelständen verknüpft ist, wenn das Entladen des Apparates an anderer Stelle als das Laden erfolgen soll. Im Gegensatz zu diesem Aufspeichern von Elektricität an Elektroden wird nach vorliegender Erfindung elektrische Energie in einer Flüssigkeit aufgespeichert, und zwar derart, dafs in einem besonderen Ladeapparat die Flüssigkeit einer chemischen Umwandlung durch den elektrischen Strom unterzogen wird. Die auf diese Weise in der Flüssigkeit aufgespeicherte Energie wird dann in -einem besonderen Entladeapparat wiederum in elektrischen Strom umgewandelt. Die mit elektrischer Energie gewissermafsen geladene Flüssigkeit soll im Folgenden »Eleklrolin« genannt werden.

Zur Herstellung von Elektrolin eignen sich alle Metalle und Metallsalze, welche bei Gegenwart der äquivalenten Sä'uremenge durch den elektrischen Strom oxydirt werden.

Die Elektroden des Ladeapparates bestehen aus leitender indifferenter Masse, beispielsweise Kohle, die Elektroden des Entladeapparates aus einer leitenden indifferenten Masse einerseits und einer Metallmasse andererseits.

Die Vorgänge bei der Herstellung und Benutzung von Elektrolin lassen sich am besten an folgendem Beispiel erläutern:

Ein Gefäfs aus Glas.wird mit 450 g Eisenchlorür, 900 g Wasser und ca. 500 g Salzsäure (von 25 pCt HCl) gefüllt. Nachdem die Lösung des Salzes erfolgt ist, bringt man zwei Kohlenplatten so in das Gefäfs, dafs sich die Platten nicht berühren, und verbindet die eine Platte mit dem positiven Pol, die andere mit dem negativen Pol einer elektrischen Maschine. Noch zweckmäfsiger ist es, drei Elektroden in der aus Fig. 1 ersichtlichen Weise so anzuwenden, dafs zwischen zwei positiven Elektroden α a^l eine negative Elektrode b zu stehen kommt. Beim Einleiten des elektrischen Stromes tritt sofort eine Zersetzung der Flüssigkeit ein, indem die vorher grasgrüne Lösung unter Entwickelung von Wasserstoff an der negativen Elektrode erst grünlichgelb, dann dunkelgelb und schliefslich gelbbraun wird. Sobald die Flüssigkeit keine weitere elektrische Energie mehr aufnimmt, wird zuerst die negative Platte und alsdann die positive, und zwar zweckmäfsig unter vorherigem mehrfachen Hin- und Herbewegen aus der Flüssigkeit entfernt.

Die Flüssigkeit ist durch den elektrischen Strom zu Elektrolin umgewandelt, das sich etwa nach folgender Formel gebildet hat:

2FeCl₂ + 2 HCl= Fe₂ CZ₆ + H₂.

Beim Laden kann man beobachten, wie der Wasserstoff an der negativen Elektrode empor-

steigt, während die zu Elektrolin umgewandelte Flüssigkeit an der positiven Elektrode herabsinkt. Es entsteht infolge dessen im Apparat ein Umlauf im Sinne der in Fig. ι gezeichneten Pfeile. Die in beschriebener Weise dargestellte Flüssigkeit bildet das Elektrolin. Dasselbe besteht also im vorliegenden Falle im wesentlichen aus auf elektrischem Wege gebildetem Eisenchlorid in wässeriger Lösung; indessen kann man die Lösung auch durch Eindampfen oder mittelst wasserentziehender Körper, als Kalk, Schwefelsäure, ' Chlorcalcium etc., concentriren und eventuell auskrystallisiren, wenn nur Sorge dafür getragen wird, dafs die Lösung nicht dem directen Sonnenlicht oder Staub ausgesetzt wird oder mit Metallen in Berührung kommt. Behufs Verwendung des Elektrolins zur Erzeugung von elektrischem Strom ist alsdann die Lösung concentrirt anzuwenden oder wieder entsprechend mit Wasser zu verdünnen.

Während nun in einem Sammler der bekannten Einrichtung die gleichen Elektroden, welche beim Laden verwendet wurden, auch zum Entladen dienen, kann die. Elektricität aus dem Elektrolin nicht durch dieselben Elektroden wieder freigemacht werden, welche beim Laden benutzt waren. Zum Entladen mufs vielmehr irgend eine Metallelektrode und eine Elektrode aus indifferenter leitender Masse, beispielsweise eine Kohlenplatte, verwendet werden. Zweckmäfsig stellt man die Kohlenplatte k, welche hochporös oder mit vielen Durchbohrungen oder Löchern versehen sein und einen grofsen Theil der Zelle, beispielsweise ³/₄ bis ⁴/₅, derselben ausfüllen mufs, zwischen zwei Metallplatten e e¹, am besten aus Zink bezw. Kupfer oder Eisen, wie Fig. 2 veranschaulicht. Verbindet man dann die Platten zu einem geschlossenen Stromkreis, so entsteht sofort ein starker elektrischer Strom, indem die Lösung unter Veränderung ihrer Farbe sich nach und nach zersetzt und schliefslich wieder grasgrün wird. Gegen Schlufs der Entladung zeigt sich neben dem gebildeten Eisenchlorür noch Salzsäure, während ein ge-, ringer Theil Sauerstoff, an Eisen gebunden, sich als Oxyd auf den Metallplatten ablagert, der gröfste Theil des frei werdenden Sauerstoffes aber entweicht. Die Umsetzung dürfte also etwa nach folgender Formel vor sich gehen:

Fe₂ Cl₆ + Ä, 0 = 2 Fe Cl₂ + 2 H Cl + O.

Längere Versuche haben gezeigt, dafs Gewichtsabnahme der Metallplatten selbst bei vielfach wiederholter Benutzung nicht eintrat. Im Gegentheil lagert sich im Entladeapparat, wenn der Stromkreis nicht geschlossen ist, metallisches Eisen auf den Metallelektroden ab. Es empfiehlt sich daher ein Herausheben der Metallelektroden aus der Flüssigkeit, wenn kein elektrischer Strom entwickelt werden soll.

Das Eisenchlorid enthaltende Elektrolin zeigt daher ein gänzlich abweichendes Verhalten von gewöhnlichem Eisenchlorid. Bringt man in gewöhnliche EisenchloridflUssigkeit zwei Elektroden, die eine aus Kohle, die andere aus Metall bestehend, so tritt zwar beim Bilden eines Stromkreises auch ein elektrischer Strom auf, indessen wird die Metallplatte sehr schnell aufgelöst. Im Gegensatz hierzu werden bei Verwendung von Elektrolin-Eisenchlorid die Metallelektroden gar nicht angegriffen.

Anstatt direct Eisenchlorür in fertig gebildetem Zustande zu verwenden, geht man bei Herstellung von Elektrolin im Grofsen direct vom Metall aus. Man bringt z. B. in das Zersetzungsgefäfs des Ladeapparates 100 Gewichtstheile Eisendrehspäne und 750 Gewichtstheile Salzsäure (25 pCt. HCl) mit Hülfe des elektrischen Stromes zur Lösung. Im Anfang tritt eine Lösung des Eisens freiwillig unter Entwickelung von Wasserstoff ein, jedoch bildet sich nur Eisenchlorür. Durch den elektrischen Strom wird diese Chlorürbildung befördert und dann das Chlorür zu Chlorid oxydirt. '

Nach diesen Ausführungen geht also die Bildung von Elektrolin vor sich, wenn ein Metall oder Metallsalz bei Gegenwart der äquivalenten Säuremenge durch den elektrischen Strom oxydirt wird.

Aehnlich wie Eisen verhalten sich auch die anderen Metalle, welche zu ihrer Oxydation stärkerer chemischer Agenden für gewöhnlich erfordern. Der die stärksten chemischen Agenden ersetzende elektrische Strom bedingt jedoch bei gleicher chemischer Zusammensetzung der Metallsalze einen leichteren Zerfall bezüglich Reduction unter Abgabe des zur Erzeugung bezw. Oxydation verwendeten Stromes und stempelt somit jede mit Hülfe des elektrischen Stromes erzeugte Metallsalzlösung zu Elektrolin. Ein Versuch mit dem in Salzsäure schwer löslichen Kupfer, sowie mit Antimon und Zinn ergab gleich günstige Resultate.

Die am vorteilhaftesten zum Elektrolin verwendbare Säure ist die Salzsäure, wegen ihrer Eigenschaft, auch dem ungeübten Praktiker durch den Chlorgeruch die Beendigung des Ladeprocesses anzuzeigen; Man kann aber auch andere Säuren anwenden und beispielsweise auf Eisenvitriol (schwefelsaures Eisenoxydul) in concentrirter wässeriger Lösung unter Zusatz von Schwefelsäure den elektrischen Strom behufs Bildung von Elektrolin einwirken lassen. Die Farbe der Lösung wechselt unter Entweichen von Wasserstoff von grün zu braungelb, indem sich etwa nach der Formel

2 Fe SO₄ +H₂SO₄ = Fe₂ (SOJ_S + H₂

Claims (2)

schwefelsaure Eisenoxydlösung —Elektrolin'gebildet hat, von gleichen elektrischen Eigenschaften wie das oben beschriebene Eisenchlorid - Elektrolin. Bei der Verwendung eines Metallsalzes ist selbstverständlich diejenige Säure bei der Elektrolinbildung zuzusetzen, welche dem Metallsalz zu Grunde liegt. Nach dem Angeführten ist ohne Weiteres klar, dafs sich das beschriebene Verfahren ganz erheblich von dem Aufspeichern der Elektricität in Sammlern unterscheidet. In einem Sammler entsteht beim Schlufs des Stromkreises eines geladenen Apparates sofort ein Strom, während ein Schlufs des Stromkreises in einem Elektrolinladeapparat keinerlei Strom ergiebt. Hierzu ist es vielmehr erforderlich, dafs die eine Elektrode durch eine Metallplatte ersetzt bezw. in einem besonderen Entladeapparat die in Elektrolin aufgespeicherte elektrische Energie wiedergewonnen wird. Ferner tritt weder beim Laden, noch beim Entladen eine bemerkenswerthe Veränderung der Elektroden ein. Es ist daher auch z. B. kein Werfen oder Krümmen der Platten zu befürchten, und alle an diese Erscheinung geknüpften Uebelstände fallen bei dem neuen Verfahren fort. Die chemischen Umwandlungen gehen - nach vorliegendem Verfahren also lediglich in einer Flüssigkeit vor sich. Pate ν τ-Ansprüche:

1. Verfahren zum Aufspeichern von elektrischer Energie, dadurch gekennzeichnet,-dafs Metalle oder Metallsalzlösungen unter Zusatz äquivalenter Säuremengen behufs Oxydirung der Einwirkung des elektrischen Stromes ausgesetzt werden, und zwar unter Benutzung von Elektroden aus leitender, nicht metallischer und gegen das Salz indifferenter Masse.

2. Verfahren zur Erzeugung von elektrischem Strom aus einer nach Anspruch i. hergestellten wässerigen Metallsalzlösung (Elektrolin) unter Benutzung . von Elektroden aus leitender, nicht metallischer und gegen das Salz indifferenter Masse einerseits und von Metallelektroden andererseits.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.